1、從整個醫(yī)療機器人發(fā)展趨勢來看，醫(yī)療機器人技術(shù)正在隨著運動控制、圖像處理、計算機技術(shù)等技術(shù)的不斷發(fā)展更新而突飛猛進的發(fā)展。手術(shù)機器人正在不斷由研發(fā)投入到臨床應用，其在協(xié)助醫(yī)生完成手術(shù)方面起到了提高手術(shù)效率、降低手術(shù)風險的重要作用。另外，醫(yī)療機器人在服務救助和病愈護理等方面也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，越來越多的人專注于研究開發(fā)精確性和靈活性更高的醫(yī)療機器人。而研究醫(yī)療機器人的控制系統(tǒng)及核心控制算法是改善機器人性能的重要方向。本文主要完成面向醫(yī)療

2、骨科機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容。
　　完成對手術(shù)機器人的運動學分析和建模。建立手術(shù)機器人的結(jié)構(gòu)模型，求得其連桿參數(shù)表，通過這些參數(shù)計算得出連桿坐標系的變換矩陣，從而可求得機器人的運動學正解和逆解模型?？紤]到逆解可能存在多組解的情況，分析機器人工作空間和運動性能特點結(jié)合能量最優(yōu)原則選擇一組最優(yōu)逆解。
　　完成了機器人運動學軌跡規(guī)劃和插補算法的研究和設(shè)計。結(jié)合手術(shù)機器人實際不同應用的特點，設(shè)計了精確到達示教

3、點和近似擬合示教點的軌跡規(guī)劃算法。精確到達路徑點采用直線或圓弧規(guī)劃單段運動軌跡使運動精度極高。為了提高系統(tǒng)運動的效率，采用近似擬合關(guān)鍵點的方法規(guī)劃路徑，分別提出適用機器人低速運動的圓弧過渡路徑規(guī)劃和適用于高速運動的樣條函數(shù)模型路徑規(guī)劃算法，以達到兼顧系統(tǒng)運動精度、穩(wěn)定性和高效性的要求。
　　完成機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計。選擇接口豐富、功耗低且價格低廉的ARM9開發(fā)板作為CANopen通信主站，選擇施耐德 LXM32A系列伺服控制系統(tǒng)作

4、為從站，結(jié)合Linux+ROS軟件平臺的優(yōu)勢，設(shè)計完成了功能靈活、通用性強的多軸分布式運動控制系統(tǒng)。軟件程序的設(shè)計主要分為上位機應用程序和下位機控制程序兩部分。上位機完成與用戶界面的信息交互并發(fā)送數(shù)據(jù)指令信息至下位機。下位機程序主要是完成 CANopen通信設(shè)計、運動學程序設(shè)計和控制程序三個部分的設(shè)計。
　　對控制系統(tǒng)進行實驗與測試。實驗結(jié)果表明本文設(shè)計的控制系統(tǒng)能靈活實現(xiàn)機器人的單軸、多軸和點位運動。結(jié)合手術(shù)機器人功能要求，實現(xiàn)